第五章 离散化设计方法.ppt

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1、1五.计算机控制的离散化设计方法连续化设计方法是沿用了模拟控制系统的基本理论和校正技术；离散化设计方法是直接根据被控对象特征和系统所要求的性能指标，直接在Z域内进行全数字化设计，直接离散化的设计方法是基于某一个主要目标来进行的，如时间最优，误差最小，能量最优等；最基本和典型的方法有1.有限拍的设计方法2.离散状态空间设计方法模糊方法，大多数的智能控制，自学习以及许多的目前控制系统中使用的方法都是直接数字化的方法2有限拍控制的基本原理考虑如下的单位反馈系统讨论 的特点与相互关系。3典型输入o一般情况下考虑典型输入 从而 变换具有如下形式4o闭环传递函数为o误差传递函数为o从而可以得到控制器为5o

2、可以看出 主要与三者，即对象 ，闭环 ，和误差 相关；o有限拍的控制目标是时间最优，即使得系统误差为零或恒定的调节时间最短；6对于目的是使 ，其中 是某正整数；若选择 ，其中 不含有 因子，是 的有限多项式；7对于单位阶跃系统从而调节时间为8对于单位速度系统从而调节时间为9若 是最小相位系统，这上述方法完全成立，无需修正就可以直接使用。当然，使用要结合系统的具体情况。从上面的分析可以看出有限拍的一个基本方法，具体的设计还与 的情况有关，不同的情况需要不同的设计。10有限拍数字控制系统的设计对于可以设计控制器并有 ，可以看出，的关系是设计有限拍系统的基础。11几点说明o 分子中不能含 ，所以 ，

3、分子若有 ，用 来对消；o 不能含有不稳定极点，所以 中若含有单位圆外的零点 ，(除外)，用 的零点来对消；o 必须稳定，即 所有不稳定极点，除外，用 中的零点来对消；12例题：设有限拍随动系统的对象特性为零阶保持器特性为 ，采样周期为 ，试设计单位阶跃输入时的有限拍调节器。13o求出14o选择 ，以对消 分子项 ，以及单位圆外的零点 ，o选择 ，以l对阶跃输入，满足无静差要求，含有 ；l对消 中的不稳定极点；l要与 同阶；因此可选择15根据可以求得进而得到从而得到16最后，对 ，根据 进行仿真，可以调节 和 的传递函数，以及采样周期17三.有限拍数字无纹波控制器的设计有限拍系统采用 变换方法进行设计，只能做到在采样点上的误差为零，不能保证在两个采样点之间的误差也为零，这就形成了纹波，纹波造成了系统误差，功率损耗和器件的磨损等。18采样无差亦即保证了但不能保证 也为 的有限次多项式，因为不能够保证分子被分母在有限项被整除。19o为了使 为 的有限次多项式，可以在 中去掉分母即可以，具体方法是用 的零点去全部对消 中的全部零点，而不仅仅是不稳定零点，其他方法与有纹波的有限拍设计方法相同；20例题：对于一个单位反馈系统，对象的特性为采用零阶保持器，试设计单位阶跃输入时的有限拍无纹波调节器21首先，计算因此，取满足输入的要求与 相匹配22由可得从而这时一拍就可以使 为零。